JP2022092255A - パターン位置測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 測定対象ワークに形成された測定対象パターンの位置を測定する際に、測定精度を維持しつつ、迅速に測定できるパターン位置測定装置を提供すること。【解決手段】 第1測定対象ワークに形成された第1測定対象パターンと、第2測定対象ワークに形成された第2測定対象パターンとの相対位置を測定する、パターン位置測定装置であって、ワーク保持部と、撮像部と、パターン位置ずれ量測定部を備え、撮像部は、光路分岐部、第1撮像部、第2撮像部を備え、第1撮像部は、第1測定対象ワークの第1測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、第2撮像部は、第2測定対象ワークの第2測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像することを特徴とする。【選択図】 図1
Description
本発明は、測定対象ワークに形成された測定対象パターンの位置を測定するパターン位置測定装置に関する。特に、2枚の基板を重ね合わせ、互いの基板の表面または内面に形成された測定対象パターン同士の相対位置を測定する装置に関する。
半導体デバイスは、1枚の半導体ウエーハ上に多数の半導体デバイス回路(つまり、デバイスチップの繰り返し外観パターン)が形成された後、個々のチップ部品に個片化され、当該チップ部品がパッケージングされて、電子部品として単体で出荷されたり電気製品に組み込まれたりする。
そして、半導体デバイス回路は、半導体ウエーハ上に複数層のパターンが形成されており、上層パターンが形成された後、下層パターンとの重ね合わせ精度や誤差の測定(つまり、パターン位置測定)が行われている(例えば、特許文献1)。
そして、観察対象となるレイヤーが互いに離隔していても、同一光軸上の少なくとも2つの異なる焦点位置にある物体を1つの結像面で同時に観察する技術が提案されている(例えば、特許文献2)。
測定対象ワークと基準ワークとのフォーカス位置が異なる場合、特許文献1に開示されている技術では、先ず一方のワークに焦点を合わせて画像を取得した後、他方のワークに焦点位置を変更して画像を取得するため、測定に費やす時間が延びる。また、フォーカス調整の方向が撮像光軸とずれていると、位置測定の精度が低下する。或いは、フォーカス調整中に位置ずれを招くおそれがある。
一方、特許文献2に開示されている技術では、一方のパターン画像中に他方のパターンが映り込んでしまい、測定対象パターンを誤検出するおそれがある。
また、これら課題を解決するために、重ね合わせた2枚の基板をそれぞれ別の方向から独立した光学系を用いて撮像する(上方の基板を上方側から見下ろし、下方の基板を下方側から見上げる)手法もあるが、経時的に撮像光軸がずれていても見過され、所望の精度で位置測定できなくなるおそれがあり、現実的では無い。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
測定対象ワークに形成された測定対象パターンの位置を測定する際に、測定精度を維持しつつ、迅速に測定できるパターン位置測定装置を提供することを目的とする。
測定対象ワークに形成された測定対象パターンの位置を測定する際に、測定精度を維持しつつ、迅速に測定できるパターン位置測定装置を提供することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
第1測定対象ワークに形成された第1測定対象パターンと、第2測定対象ワークに形成された第2測定対象パターンとの相対位置を測定する、パターン位置測定装置であって、
相対位置の測定において対応関係にある第1測定対象パターンおよび第2測定対象パターンが所定の位置関係を保たれるように、第1測定対象ワークおよび第2測定対象ワークを保持するワーク保持部と、
第1測定対象パターンおよび第2測定対象パターンを撮像する撮像部と、
第1測定対象パターンと第2測定対象パターンとのずれ量を測定するパターン位置ずれ量測定部を備え、
撮像部は、
撮像領域に対する光軸を共通にしつつ撮像光路を第1光路および第2光路に分岐する光路分岐部と、
第1光路を経由して撮像領域を撮像する第1撮像部と、
第2光路を経由して撮像領域を撮像する第2撮像部を備え、
第1撮像部は、第1測定対象ワークの第1測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
第2撮像部は、第2測定対象ワークの第2測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
パターン位置ずれ量測定部は、
第1撮像部で撮像された画像に基づいて算出された第1測定対象パターンの位置情報と、第2撮像部で撮像された画像に基づいて算出された第2測定対象パターンの位置情報から、ずれ量を測定することを特徴とする。
第1測定対象ワークに形成された第1測定対象パターンと、第2測定対象ワークに形成された第2測定対象パターンとの相対位置を測定する、パターン位置測定装置であって、
相対位置の測定において対応関係にある第1測定対象パターンおよび第2測定対象パターンが所定の位置関係を保たれるように、第1測定対象ワークおよび第2測定対象ワークを保持するワーク保持部と、
第1測定対象パターンおよび第2測定対象パターンを撮像する撮像部と、
第1測定対象パターンと第2測定対象パターンとのずれ量を測定するパターン位置ずれ量測定部を備え、
撮像部は、
撮像領域に対する光軸を共通にしつつ撮像光路を第1光路および第2光路に分岐する光路分岐部と、
第1光路を経由して撮像領域を撮像する第1撮像部と、
第2光路を経由して撮像領域を撮像する第2撮像部を備え、
第1撮像部は、第1測定対象ワークの第1測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
第2撮像部は、第2測定対象ワークの第2測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
パターン位置ずれ量測定部は、
第1撮像部で撮像された画像に基づいて算出された第1測定対象パターンの位置情報と、第2撮像部で撮像された画像に基づいて算出された第2測定対象パターンの位置情報から、ずれ量を測定することを特徴とする。
この様なパターン位置測定装置によれば、
光路分岐部と第1撮像部と第2撮像部は、撮像領域に対する光軸を共通にしつつ撮像光路が分岐されているため、撮像光軸がずれ難い。また、第1撮像部では第1測定対象パターンの形成面に合焦させ、第2測定対象パターンの形成面は非合焦にして撮像し、第2撮像部では第2測定対象パターンの形成面に合焦させ、第1測定対象パターンの形成面は非合焦にして撮像することができる。そして、これら第1測定対象パターンと第2測定対象パターンは、同時ないし短時間の間に撮像が行われ、次々と撮像位置を変更しながら又は連続移動中にストロボ撮像するなどして、逐次撮像が可能となる。
光路分岐部と第1撮像部と第2撮像部は、撮像領域に対する光軸を共通にしつつ撮像光路が分岐されているため、撮像光軸がずれ難い。また、第1撮像部では第1測定対象パターンの形成面に合焦させ、第2測定対象パターンの形成面は非合焦にして撮像し、第2撮像部では第2測定対象パターンの形成面に合焦させ、第1測定対象パターンの形成面は非合焦にして撮像することができる。そして、これら第1測定対象パターンと第2測定対象パターンは、同時ないし短時間の間に撮像が行われ、次々と撮像位置を変更しながら又は連続移動中にストロボ撮像するなどして、逐次撮像が可能となる。
測定対象ワークに形成された測定対象パターンの位置を測定する際に、測定精度を維持しつつ、迅速に測定できる。
以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、水平方向をX方向、Y方向と表現し、XY平面に垂直な方向(つまり、重力方向)をZ方向と表現する。また、Z方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Z方向を中心軸として回転する方向をθ方向とする。
図1は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図1には、本発明に係るパターン位置測定装置1を構成する各部が概略的に示されている。
パターン位置測定装置1は、第1測定対象ワークW1に形成された第1測定対象パターンS1と、第2測定対象ワークW2に形成された第2測定対象パターンS2との相対位置を測定するものである。なお本例では、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2として、透明なガラス基板を例示する。一方、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2として、アルミニウムやクロム等の金属薄膜がこれらワークW1,W2の表面にパターニングされたものを例示する。以下の説明では、第1測定対象ワークW1を「ワークW1」と呼び、第2測定対象ワークW2を「ワークW2」と呼ぶことがある。
具体的には、パターン位置測定装置1は、ワーク保持部2、撮像部3、パターン位置ずれ量測定部4を備えている。さらに、パターン位置測定装置1は、相対移動部M、コンピュータCP、コントローラCN等を備えている。
具体的には、パターン位置測定装置1は、ワーク保持部2、撮像部3、パターン位置ずれ量測定部4を備えている。さらに、パターン位置測定装置1は、相対移動部M、コンピュータCP、コントローラCN等を備えている。
図2は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。図2には、本発明に係るパターン位置測定装置1を用いて、第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1と、第2測定対象ワークW2の表面に形成された第2測定対象パターンS2を、それぞれ第1撮像部3Aと第2撮像部3Bにて撮像して取得した画像P1,P2が概略的に示されている。
ここでは、第1測定対象パターンS1として所定間隔で配置された4つの四角形のパターンを、第2測定対象パターンS2として所定の線幅を有する十字型のパターンを例示する。
ここでは、第1測定対象パターンS1として所定間隔で配置された4つの四角形のパターンを、第2測定対象パターンS2として所定の線幅を有する十字型のパターンを例示する。
ワーク保持部2は、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2との相対位置の測定において、対応関係にある第1測定対象パターンS1および第2測定対象パターンS2が所定の位置関係を保たれるように、第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2を保持するものである。
具体的には、ワーク保持部2は、相対位置の測定対象となる第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とが、水平方向に所定の位置決め精度が保たれるよう(換言すれば、所定の位置ずれ許容範囲に収まるように)、第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2を保持する構成をしている。さらに、ワーク保持部2は、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2が、第1測定対象ワークW1の厚み方向に所定間隔Dで離間した状態が保たれるよう、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2を保持するものである。
より具体的には、ワーク保持部2は、第1ワーク保持部21、第2ワーク保持部22等を備えている。
具体的には、ワーク保持部2は、相対位置の測定対象となる第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とが、水平方向に所定の位置決め精度が保たれるよう(換言すれば、所定の位置ずれ許容範囲に収まるように)、第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2を保持する構成をしている。さらに、ワーク保持部2は、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2が、第1測定対象ワークW1の厚み方向に所定間隔Dで離間した状態が保たれるよう、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2を保持するものである。
より具体的には、ワーク保持部2は、第1ワーク保持部21、第2ワーク保持部22等を備えている。
第1ワーク保持部21は、第1測定対象ワークW1を下面側から水平状態を保ちつつ支え、水平方向に姿勢を整え、その姿勢が維持されるよう保持するものである。
具体的には、第1ワーク保持部21は、載置台20、アライメント機構(不図示)等を備えている。
具体的には、第1ワーク保持部21は、載置台20、アライメント機構(不図示)等を備えている。
載置台20は、第1測定対象ワークW1を下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。具体的には、載置台20は、上面が水平で、測定対象ワークW1と接触する部分に溝部や孔部が設けられており、これら溝部や孔部は、切替バルブなどを介して真空ポンプなどの負圧発生手段と接続されている。そして、ウエーハ保持部2は、これら溝部や孔部を負圧状態若しくは大気解放状態に切り替えることで、ワークW1,W2を保持したり保持解除したりすることができる。より具体的には、載置台20は、その上面(つまり、第1測定対象ワークW1と接する側)が粗面加工やつや消し処理等がされている。
アライメント機構は、第1測定対象ワークW1の側面を押し、水平方向に姿勢を整えるものである。
アライメント機構は、第1測定対象ワークW1の側面を押し、水平方向に姿勢を整えるものである。
第2ワーク保持部22は、第2測定対象ワークW2を下面側から水平状態を保ちつつ支え、水平方向に姿勢を整え、その姿勢が維持されるよう保持するものである。
具体的には、第2ワーク保持部22は、略L字型のブロック、支柱、アクチュエータ等を複数組備え、第2測定対象ワークW2の外縁部を下面側から支えつつ、側面を押して水平方向に姿勢を整え、把持した状態を維持したり、把持を解除させることができる。
より具体的には、第2ワーク保持部22は、第1測定対象ワークW1の上方(つまり、撮像部3側)で、第1測定対象ワークW1と所定間隔を保ちつつ、第2測定対象ワークW2を保持するような構成をしている。また、水平方向に着目すれば、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2の外形が平面視して重なり合うような位置関係となるよう、ワークW2をアライメント(外形位置決め等)して保持する。
具体的には、第2ワーク保持部22は、略L字型のブロック、支柱、アクチュエータ等を複数組備え、第2測定対象ワークW2の外縁部を下面側から支えつつ、側面を押して水平方向に姿勢を整え、把持した状態を維持したり、把持を解除させることができる。
より具体的には、第2ワーク保持部22は、第1測定対象ワークW1の上方(つまり、撮像部3側)で、第1測定対象ワークW1と所定間隔を保ちつつ、第2測定対象ワークW2を保持するような構成をしている。また、水平方向に着目すれば、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2の外形が平面視して重なり合うような位置関係となるよう、ワークW2をアライメント(外形位置決め等)して保持する。
撮像部3は、第1測定対象パターンS1および第2測定対象パターンS2を撮像するものである。具体的には、撮像部3は、第1測定対象パターンS1を撮像した画像P1と、第2測定対象パターンS2を撮像した画像P2を出力するものである。
より具体的には、撮像部3は、光路分岐部3S、第1撮像部3A、第2撮像部3B、鏡筒30、対物レンズ32、レボルバー33、照明部34、ハーフミラー35等を備えている。
より具体的には、撮像部3は、光路分岐部3S、第1撮像部3A、第2撮像部3B、鏡筒30、対物レンズ32、レボルバー33、照明部34、ハーフミラー35等を備えている。
光路分岐部3Sは、撮像領域F1,F2に対する光軸を共通にしつつ撮像光路3Lを第1光路LAおよび第2光路LBに分岐するものである。
具体的には、光路分岐部3Sは、対物レンズ32を通過して鏡筒30内に導光された撮像光路3Lを2方向(図では、上方が第1光路LA、右方が第2光路LB)に分岐するものである。
より具体的には、光路分岐部3Sは、ビームスプリッタと呼ばれる光学素子で構成されており、光路分岐部3Sの下方から入射した光の一部(例えば50%)を直進させて上方に第1光路LAとして出射させ、残り(例えば50%)を反射させて右方に第2光路LBとして出射させる。
具体的には、光路分岐部3Sは、対物レンズ32を通過して鏡筒30内に導光された撮像光路3Lを2方向(図では、上方が第1光路LA、右方が第2光路LB)に分岐するものである。
より具体的には、光路分岐部3Sは、ビームスプリッタと呼ばれる光学素子で構成されており、光路分岐部3Sの下方から入射した光の一部(例えば50%)を直進させて上方に第1光路LAとして出射させ、残り(例えば50%)を反射させて右方に第2光路LBとして出射させる。
第1撮像部3Aは、第1光路LAを経由して撮像領域F1を撮像し、画像データを出力するものである。
具体的には、第1撮像部3Aは、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンP1が形成されている面S1に焦点を合わせて撮像する。
より具体的には、第1撮像部3Aは、撮像カメラ36A、結像レンズ38A等を備えている。
具体的には、第1撮像部3Aは、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンP1が形成されている面S1に焦点を合わせて撮像する。
より具体的には、第1撮像部3Aは、撮像カメラ36A、結像レンズ38A等を備えている。
撮像カメラ36Aは、撮像素子37Aを備え、撮像した像を映像信号や画像データとして外部に出力するものである。具体的には、撮像カメラ36Aは、CCDやCMOS型イメージセンサチップ等を撮像素子37Aとして備えたものが例示できる。
結像レンズ38Aは、対物レンズ32を通して撮像する第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1の像を、撮像素子37Aに結像させるものである。
結像レンズ38Aは、対物レンズ32を通して撮像する第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1の像を、撮像素子37Aに結像させるものである。
第2撮像部3Bは、第2光路LBを経由して撮像領域F2を撮像し、画像データを出力するものである。
具体的には、第2撮像部3Bは、第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンP2が形成されている面S2に焦点を合わせて撮像する。
より具体的には、第2撮像部3Bは、撮像カメラ36B、結像レンズ38B等を備えている。
具体的には、第2撮像部3Bは、第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンP2が形成されている面S2に焦点を合わせて撮像する。
より具体的には、第2撮像部3Bは、撮像カメラ36B、結像レンズ38B等を備えている。
撮像カメラ36Bは、撮像素子37Bを備えて、撮像した像を映像信号や画像データとして外部に出力するものである。具体的には、撮像カメラ36Bは、CCDやCMOS型イメージセンサチップ等を撮像素子37Bとして備えたものが例示できる。
結像レンズ38Bは、対物レンズ32を通して撮像する第2測定対象ワークW2の表面に形成された第2測定対象パターンS2の像を、撮像素子37Bに結像させるものである。
結像レンズ38Bは、対物レンズ32を通して撮像する第2測定対象ワークW2の表面に形成された第2測定対象パターンS2の像を、撮像素子37Bに結像させるものである。
なお、第1撮像部3Aでの撮像と第2撮像部3Bでの撮像とは、同時ないし短時間の間に行われる。具体的には、制御部CPから照明部34に発光信号が出力されて照明光L1の照射が行われるときに、第1撮像部3Aと第2撮像部3Bの双方で撮像が行われるように、第1撮像部3Aへの撮像トリガ出力と、第2撮像部3Bに対して撮像トリガ出力を同時に行う。なお、ここで言う「同時」とは、完全にタイムラグゼロのみならず、制御装置等のサイクル処理等の遅延時間を考慮し、同時に処理が行われるものと見なせる程度のずれ時間を生じて、信号出力される場合を含む。また、照明部34に対する発光信号の出力前に、第1撮像部3Aと第2撮像部3Bの双方を撮像可能な状態にしておいて、それぞれの露光時間が経過する前に、照明部34に対する発光信号を出力(つまり、共通の照明光L1を発光)させる場合も、「同時の撮像」に含む。また、「短時間の間」とは、検査時間が大幅に遅延しない程度に許容され得るタイムラグを意味する。
より具体的には、撮像カメラ36A,36Bは、ワークW1,W2に設定された撮像領域F1,F2を撮像し、画像P1,P2を取得するものである。取得した画像P1,P2は、映像信号や映像データとして外部(本実施例では、コンピュータCP)に出力される。
図3は、本発明を具現化する形態の一例における外観画像を撮像する様子を示す概念図である。
図3には、撮像部3の撮像カメラ36A,36Bが、ワークW1,W2に対して矢印Vsで示す方向に相対移動しながら、ワークW1,W2上に設定された撮像領域F1,F2を撮像する様子が示されている。
図3には、撮像部3の撮像カメラ36A,36Bが、ワークW1,W2に対して矢印Vsで示す方向に相対移動しながら、ワークW1,W2上に設定された撮像領域F1,F2を撮像する様子が示されている。
鏡筒30は、光路分岐部3Sと第1撮像部3Aと第2撮像部3Bを所定の位置関係で固定するものである。
具体的には、鏡筒30は、外部の光を遮蔽しつつ、対物レンズ32から入射した観察光L2を第1撮像部3Aと第2撮像部3Bへ導くよう、略T字型で内部が空洞(中空とも言う)の筒状をしている。そして、鏡筒30の一端側(図では下方)にレボルバー33が取り付けられており、他端側(図では上方と右方)に第1撮像部3Aと第2撮像部3Bが取り付けられており、鏡筒30の内部には、光路分岐部3Sが取り付けられている。また、本例に示す鏡筒30は、2連分岐構造をしており、レボルバー33と光路分岐部3Sとの間には、照明部34とハーフミラー35が取り付けられている。
さらに、鏡筒30は、連結金具など(不図示)を介して装置フレーム1fに取り付けられている。
具体的には、鏡筒30は、外部の光を遮蔽しつつ、対物レンズ32から入射した観察光L2を第1撮像部3Aと第2撮像部3Bへ導くよう、略T字型で内部が空洞(中空とも言う)の筒状をしている。そして、鏡筒30の一端側(図では下方)にレボルバー33が取り付けられており、他端側(図では上方と右方)に第1撮像部3Aと第2撮像部3Bが取り付けられており、鏡筒30の内部には、光路分岐部3Sが取り付けられている。また、本例に示す鏡筒30は、2連分岐構造をしており、レボルバー33と光路分岐部3Sとの間には、照明部34とハーフミラー35が取り付けられている。
さらに、鏡筒30は、連結金具など(不図示)を介して装置フレーム1fに取り付けられている。
対物レンズ32は、ワークW1,W2上の撮像領域F1,F2の像を、それぞれ異なる所定の観察倍率で撮像カメラ36A,36Bの撮像素子37A,37Bに結像させるものである。具体的には、対物レンズ32は、倍率の異なる対物レンズ32a,32bを含んで構成されている。
なお、対物レンズ32は、第1測定対象ワークW1の表面(つまり、第1測定対象パターンS1が形成されている面)と作動距離WD1を隔て、第2測定対象ワークW2の表面(つまり、第2測定対象パターンS2が形成されている面)と作動距離WD2を隔てて配置されている。
なお、対物レンズ32は、第1測定対象ワークW1の表面(つまり、第1測定対象パターンS1が形成されている面)と作動距離WD1を隔て、第2測定対象ワークW2の表面(つまり、第2測定対象パターンS2が形成されている面)と作動距離WD2を隔てて配置されている。
レボルバー33は、使用する対物レンズ32の倍率を切り替えるものである。具体的には、レボルバー33には、倍率の異なる対物レンズ32a,32bが複数取り付けられており、手動または外部からの信号制御に基づいて、所定の角度ずつ回転および静止することで、レンズ倍率の切替ができる。
照明部34は、撮像に必要な照明光L1を放出するものである。
具体的には、照明部34は、第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2に対して複数の波長成分が含まれた照明光L1を照射するものである。
より具体的には、照明部34は、レーザダイオードやメタルハライドランプ、キセノンランプ、LED照明などが例示でき、外部からの信号制御に基づいて、発光/消灯を切り替えたり、所定の場所やタイミングでストロボ発光させたりする。
具体的には、照明部34は、第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2に対して複数の波長成分が含まれた照明光L1を照射するものである。
より具体的には、照明部34は、レーザダイオードやメタルハライドランプ、キセノンランプ、LED照明などが例示でき、外部からの信号制御に基づいて、発光/消灯を切り替えたり、所定の場所やタイミングでストロボ発光させたりする。
ハーフミラー35は、照明部34から放出された照明光L1を反射させて、測定対象ワークW1,W2側に照射し、これらワークW1,W2側から入射した観察光L2を撮像部3側に通過させるものである。
なお、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とは、ワークW1,W2の厚み方向(Z方向)に離隔されているため、画像P1には、第2測定対象パターンS2にフォーカスが合わず当該パターンS2がぼやけて写り、画像P2には、第1測定対象パターンS1にフォーカスが合わず当該パターンS1がぼやけて写る。
なお、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とは、ワークW1,W2の厚み方向(Z方向)に離隔されているため、画像P1には、第2測定対象パターンS2にフォーカスが合わず当該パターンS2がぼやけて写り、画像P2には、第1測定対象パターンS1にフォーカスが合わず当該パターンS1がぼやけて写る。
パターン位置ずれ量測定部4は、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とのずれ量dX,dYを測定するものである。
具体的には、パターン位置ずれ量測定部4は、第1撮像部3Aで撮像した画像P1に基づいて算出された第1測定対象パターンS1の位置情報と、第2撮像部3Bで撮像した画像P2に基づいて算出された第1測定対象パターンS2の位置情報から、これらパターンS1,S2のずれ量dX,dYを算出(つまり、測定)する。
より具体的には、パターン位置ずれ量測定部4は、コンピュータCPの一部として構成されており、以下の様な処理を行うようプログラミングされている。
具体的には、パターン位置ずれ量測定部4は、第1撮像部3Aで撮像した画像P1に基づいて算出された第1測定対象パターンS1の位置情報と、第2撮像部3Bで撮像した画像P2に基づいて算出された第1測定対象パターンS2の位置情報から、これらパターンS1,S2のずれ量dX,dYを算出(つまり、測定)する。
より具体的には、パターン位置ずれ量測定部4は、コンピュータCPの一部として構成されており、以下の様な処理を行うようプログラミングされている。
まず、取得した画像P1を画像処理し、4つの四角形からなる第1測定対象パターンS1の中心(重心でも良い)C1の位置を算出する。さらに、取得した画像P2を画像処理し、十字型の第2測定対象パターンS2の中心(重心でも良い)C2の位置を算出する。そして、これら中心C1,C2のX方向のずれ量dXとY方向のずれ量dYとを算出する。なお、これら中心C1,C2の位置は、画像P1,P2中の基準位置(例えば左上や中央)からの相対位置で表すことができる。なお、パターン位置ずれ量測定部4では、予め登録しておいた、画像P1,P2の画素ピッチと対物レンズ32の倍率等に基づいて、画素数を長さに単位換算したずれ量dX,dYが算出される。
なお、画像P1,P2中の基準位置同士の相対的な位置ずれ量(いわゆる、組み立て誤差)は予め測定・補正(いわゆる、キャリブレーション)をしておく。
なお、画像P1,P2中の基準位置同士の相対的な位置ずれ量(いわゆる、組み立て誤差)は予め測定・補正(いわゆる、キャリブレーション)をしておく。
相対移動部Mは、ワーク保持部2と撮像部3とを相対移動させるものである。
具体的には、相対移動部Mは、X軸スライダーM1と、Y軸スライダーM2と、回転機構M3とを備えて構成されている。
具体的には、相対移動部Mは、X軸スライダーM1と、Y軸スライダーM2と、回転機構M3とを備えて構成されている。
X軸スライダーM1は、装置フレーム1f上に取り付けられており、Y軸スライダーM2をX方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、X軸スライダーは、X方向に延びる1対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。
Y軸スライダーM2は、制御部CNから出力される制御信号に基づいて、回転機構M3をY方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、Y軸スライダーは、Y方向に延びる1対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。
X軸スライダーM1とY軸スライダーM2のスライダー駆動部は、制御部CNからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたものや、リニアモータ機構などで構成することができる。
回転機構M3は、載置台20をθ方向に任意の速度で回転させ、任意の角度で静止させるものである。具体的には、回転機構M3は、ダイレクトドライブモータなどの、外部機器からの信号制御により任意の角度に回転/静止させるものが例示できる。回転機構M3の回転する側の部材の上には、ワーク保持部2の載置台20が取り付けられている。
相対移動部Mは、この様な構成をしているため、検査対象となるワークW1,W2を保持したまま、ワークW1,W2を撮像部Sに対してXYθ方向にそれぞれ独立させて又は複合的に、所定の速度や角度で相対移動させたり、任意の位置・角度で静止させたりすることができる。
コンピュータCPは、外部から信号やデータを入力し、所定の演算処理や画像処理を行い、外部に信号やデータを出力するもので、例えば、以下の機能を実行するものである。
・撮像カメラの画素ピッチや撮像倍率の登録
・検査レシピ(撮像位置や撮像順序、撮像間隔(ピッチ、インターバル)、移動速度等)の登録、使用する検査レシピの切替等
・取得した画像P1,P2に対する画像処理
・検出したパターンS1,S2の位置測定や単位換算
より具体的には、コンピュータCPは、入力部と出力部、記憶部(レジスタやメモリーと呼ばれる)、制御部と演算部(CPUやMPUと呼ばれる)、画像処理装置(GPUと呼ばれる)、補助記憶装置(HDDやSSDなど)等(つまり、ハードウェア)と、その実行プログラム等(つまり、ソフトウェア)で構成されている。
・撮像カメラの画素ピッチや撮像倍率の登録
・検査レシピ(撮像位置や撮像順序、撮像間隔(ピッチ、インターバル)、移動速度等)の登録、使用する検査レシピの切替等
・取得した画像P1,P2に対する画像処理
・検出したパターンS1,S2の位置測定や単位換算
より具体的には、コンピュータCPは、入力部と出力部、記憶部(レジスタやメモリーと呼ばれる)、制御部と演算部(CPUやMPUと呼ばれる)、画像処理装置(GPUと呼ばれる)、補助記憶装置(HDDやSSDなど)等(つまり、ハードウェア)と、その実行プログラム等(つまり、ソフトウェア)で構成されている。
コントローラCNは、外部機器(ワーク保持部2、撮像部3、相対移動部M等の各機器や、コンピュータCP)と信号やデータを入出力し、所定の制御処理を行うもので、例えば、以下の機能を実行するものである。
・ワーク保持部2に対して、ワークW1,W2の保持/解除の信号を出力
・レボルバー33を制御して、使用する対物レンズ32(撮像倍率)を切り替える
・照明部34に対して、ストロボ発光の信号を出力
・撮像カメラ36A,36Bに対して、撮像トリガを出力
・撮像カメラ36A,36Bから出力された画像P1,P2を入力
・相対移動部Mの駆動制御:X軸スライダーM1、Y軸スライダーM2、回転機構M3の現在位置をモニタリングしつつ、駆動用信号を出力し、制御する機能
つまり、コントローラCNは、相対移動部Mを駆動制御すると共に、ワークW1,W2上に設定された撮像領域F1,F2の場所を変更しながら撮像部3に対して撮像トリガを出力することができる。さらに、検査品種に応じて、撮像倍率や視野サイズを切り替え、撮像する間隔を変えながら撮像トリガを出力することができ、所望の画像を取得することができる。
・ワーク保持部2に対して、ワークW1,W2の保持/解除の信号を出力
・レボルバー33を制御して、使用する対物レンズ32(撮像倍率)を切り替える
・照明部34に対して、ストロボ発光の信号を出力
・撮像カメラ36A,36Bに対して、撮像トリガを出力
・撮像カメラ36A,36Bから出力された画像P1,P2を入力
・相対移動部Mの駆動制御:X軸スライダーM1、Y軸スライダーM2、回転機構M3の現在位置をモニタリングしつつ、駆動用信号を出力し、制御する機能
つまり、コントローラCNは、相対移動部Mを駆動制御すると共に、ワークW1,W2上に設定された撮像領域F1,F2の場所を変更しながら撮像部3に対して撮像トリガを出力することができる。さらに、検査品種に応じて、撮像倍率や視野サイズを切り替え、撮像する間隔を変えながら撮像トリガを出力することができ、所望の画像を取得することができる。
なお、撮像トリガの出力は、下記の様な方式が例示できる。
・X方向にスキャン移動させながら、所定距離を移動する毎に照明光L1を極短時間発光(いわゆる、ストロボ発光)させる方式。
・所定位置に移動および静止させて照明光L1を照射して撮像する(いわゆる、ステップ&リピート)方式。
・X方向にスキャン移動させながら、所定距離を移動する毎に照明光L1を極短時間発光(いわゆる、ストロボ発光)させる方式。
・所定位置に移動および静止させて照明光L1を照射して撮像する(いわゆる、ステップ&リピート)方式。
より具体的には、コントローラCNは、コンピュータCPの一部や専用のプログラマブルロジックコントローラ等(つまり、ハードウェア)と、その実行プログラム等(つまり、ソフトウェア)で構成されている。
<動作フロー>
図4は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図5には、上述のパターン位置測定装置1を用いてワークW1,W2に配置されている測定対象パターンS1,S2を撮像し、これら測定対象パターンS1,S2のずれ量を測定する構成が、一連のフローとしてステップ毎に示されている。
図4は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図5には、上述のパターン位置測定装置1を用いてワークW1,W2に配置されている測定対象パターンS1,S2を撮像し、これら測定対象パターンS1,S2のずれ量を測定する構成が、一連のフローとしてステップ毎に示されている。
先ず、測定用レシピを登録・選択し、測定対象パターンS1,S2の位置情報や撮像順序を設定する(ステップs10)。
続いて、第1測定対象ワークW1を、載置台20に載置し、第1ワーク保持部21にてアライメント・保持を行う(ステップs11)。
さらに、第2測定対象ワークW2を、第2ワーク保持部22にてアライメント・保持を行う(ステップs12)。
そして、ワーク保持部2と撮像部3とを相対移動させながら、撮像を行う(つまり、画像P1,P2を取得する)(ステップs13)。
取得した画像P1,P2に対して画像処理等を行い、画像P1中の測定対象パターンS1と画像P2中の測定対象パターンS2の位置を算出する(ステップs14)。
そして、これら画像P1,P2中の測定対象パターンS1,S2の位置から、測定対象パターンS1,S2のずれ量を算出(つまり、測定)する(ステップs15)。
そして、測定を継続するかどうかを判別し(ステップ16)、継続する場合は、上述のステップs13~s16を繰り返す。一方、測定を継続しない場合は、第2測定対象ワークW2を取り出す(ステップs17)。
そして、次の測定対象ワークW2に対してずれ量の測定を行うかどうかを判定し(ステップs18)、測定を行う場合は、上述のステップs10~s18を繰り返す。一方、測定を行わない場合は、第1測定対象ワークW1を取り出す(ステップs19)。
そして、別の測定を行うかどうかを判定し、測定を行う場合は、上述のステップs10~s20を繰り返す。一方、測定を行わない場合は、一連のフローを終了する。
この様な構成をしているため、パターン位置測定装置1は、
光路分岐部3Sと第1撮像部3Aと第2撮像部3Bは1つの鏡筒30で所定の位置関係で固定されているため、撮像光軸が位置ずれし難い。また、第1撮像部3Aでは第1測定対象パターンS1の形成面に合焦させ、第2測定対象パターンS2の形成面は非合焦にして撮像し、第2撮像部3Bでは第2測定対象パターンS2の形成面に合焦させ、第1測定対象パターンS1の形成面は非合焦にして撮像することができる。そして、これら第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2は、同時に撮像が行われ、次々と撮像位置を変更しながら又は連続移動中にストロボ撮像するなどして、逐次撮像が可能となる。
光路分岐部3Sと第1撮像部3Aと第2撮像部3Bは1つの鏡筒30で所定の位置関係で固定されているため、撮像光軸が位置ずれし難い。また、第1撮像部3Aでは第1測定対象パターンS1の形成面に合焦させ、第2測定対象パターンS2の形成面は非合焦にして撮像し、第2撮像部3Bでは第2測定対象パターンS2の形成面に合焦させ、第1測定対象パターンS1の形成面は非合焦にして撮像することができる。そして、これら第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2は、同時に撮像が行われ、次々と撮像位置を変更しながら又は連続移動中にストロボ撮像するなどして、逐次撮像が可能となる。
そのため、測定対象ワークW1,W2に形成された測定対象パターンS1,S2の位置を測定する際に、測定精度を維持しつつ、迅速に測定できる。
例えば、本発明を適用することで、これから貼り合せようとするワークW1,W2のパターンのずれ量dX,dYを把握して、貼り合わせ前の結果予測や検査等が可能となる。
また、測定対象パターンS1,S2のどちらか一方の位置情報が既知なものを用いれば、それを基準パターン(つまり、定規)として取り扱い、他方のパターンのずれ量や位置情報を正確に測定することができる。
また、測定対象パターンS1,S2のどちらか一方の位置情報が既知なものを用いれば、それを基準パターン(つまり、定規)として取り扱い、他方のパターンのずれ量や位置情報を正確に測定することができる。
(別の形態)
なお上述では、本発明を具現化する構成例として、測定対象ワークW1,W2に形成された測定対象パターンS1,S2の位置ずれ量dX,dYを測定する、パターン位置測定装置1を例示した。
しかし、本発明は上述の構成に限定されず、以下の様な構成のパターン位置測定装置1Bにて具現化することができる(図1参照)。
なお上述では、本発明を具現化する構成例として、測定対象ワークW1,W2に形成された測定対象パターンS1,S2の位置ずれ量dX,dYを測定する、パターン位置測定装置1を例示した。
しかし、本発明は上述の構成に限定されず、以下の様な構成のパターン位置測定装置1Bにて具現化することができる(図1参照)。
パターン位置測定装置1Bは、上述の第1測定対象ワークW1を位置測定のための基準ワークとして取り扱い、第2測定対象ワークW2に形成された第2測定対象パターンS2の位置を測定するものである。
具体的には、パターン位置測定装置1Bは、第1測定対象パターンS1の位置情報を予め登録しておき、第1測定対象ワークW1を保持したまま、第2測定対象ワークW2を入れ替え、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2のずれ量dX,dYを測定し、第2測定対象パターンS2の位置を算出(つまり、測定)するよう、構成されている。
より具体的には、パターン位置測定装置1Bは、上述のパターン位置測定装置1に加え、基準位置登録部5、パターン位置算出部6を備えている。
基準位置登録部5は、第2測定対象パターンS2の位置の測定基準として、第1測定対象ワークW1の形成された第1測定対象パターンS1の位置情報を登録するものである。
具体的には、基準位置登録部5には、別の測長装置等で測定しておいた第1測定対象パターンS1の位置情報(いわゆる、正確な位置)が登録されている。
より具体的には、基準位置登録部5には、第1測定対象ワークW1の外形やアライメントマークを基準にした当該ワークW1の座標系を定義して、当該座標系における第1測定対象パターンS1の中心位置や重心位置の座標等が、当該パターンS1の位置情報として登録されている。
具体的には、基準位置登録部5には、別の測長装置等で測定しておいた第1測定対象パターンS1の位置情報(いわゆる、正確な位置)が登録されている。
より具体的には、基準位置登録部5には、第1測定対象ワークW1の外形やアライメントマークを基準にした当該ワークW1の座標系を定義して、当該座標系における第1測定対象パターンS1の中心位置や重心位置の座標等が、当該パターンS1の位置情報として登録されている。
パターン位置算出部6は、パターン位置ずれ量測定部4で測定した第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2とのずれ量dX,dYと、基準位置登録部5に登録された第1測定対象パターンS1の位置情報に基づいて、第2測定対象パターンS2の位置を算出するものである。
具体的には、パターン位置算出部6は、基準位置登録部5に登録された第1測定対象パターンS1の位置情報(座標等)に、パターン位置ずれ量測定部4で測定したずれ量dX,dYを加減算することで、第2測定対象パターンS2の位置(座標等)を算出する。
具体的には、パターン位置算出部6は、基準位置登録部5に登録された第1測定対象パターンS1の位置情報(座標等)に、パターン位置ずれ量測定部4で測定したずれ量dX,dYを加減算することで、第2測定対象パターンS2の位置(座標等)を算出する。
この様な構成をしているので、パターン位置測定装置1Bは、第1測定対象ワークW1を基準ワーク(いわゆる、定規)として用い、第1測定対象ワークW1を保持したまま、第2測定対象ワークW2を入れ替え、当該ワークW2に形成された第2測定対象パターンの位置を測定することができる。
(光路分岐部3Sの変形例)
撮像部3の照明部34から照射される照明光L1は、単色光であっても良いし、複数の波長成分が含まれた光であっても良い。ここで言う「複数の波長成分」とは、赤色、緑色、青色等の単色光(単波長の光とも言う)の成分が複数含まれる場合や、これらを含む広い波長帯域の光(水色、黄色、白色など)を意味する。そして、光路分岐部3Sやハーフミラー35は、反射・分岐される光に、照明光L1と同様に複数の波長成分が含まれるよう、表面や界面をコーティングする成膜の厚みや透過率・反射率等を設定する。
撮像部3の照明部34から照射される照明光L1は、単色光であっても良いし、複数の波長成分が含まれた光であっても良い。ここで言う「複数の波長成分」とは、赤色、緑色、青色等の単色光(単波長の光とも言う)の成分が複数含まれる場合や、これらを含む広い波長帯域の光(水色、黄色、白色など)を意味する。そして、光路分岐部3Sやハーフミラー35は、反射・分岐される光に、照明光L1と同様に複数の波長成分が含まれるよう、表面や界面をコーティングする成膜の厚みや透過率・反射率等を設定する。
しかし、光路分岐部3Sは、上述の構成に限らず、光路分岐部3Sで分岐される光が、第1撮像部3A側と第2撮像部3B側とで異なる波長成分となるような構成であっても良い。具体的な構成としては以下の通りである。
第1測定対象ワークW1および第2測定対象ワークW2に対して複数の波長成分が含まれた照明光L1を照射する照明部34を備え、
撮像部3は、照明部34から照射されて、第2測定対象パターンS2または第2測定対象ワークW2ならびに、第2測定対象ワークW2を通過して第1測定対象パターンS1または第1測定対象ワークW1の表面で反射した光を撮像し、
光路分岐部3Sは、第1撮像部3Aで撮像される光(第1光路LAの光)の主波長が、第2撮像部3Bで撮像される光(第2光路LBの光)の主波長とは異なるように設定されている。
撮像部3は、照明部34から照射されて、第2測定対象パターンS2または第2測定対象ワークW2ならびに、第2測定対象ワークW2を通過して第1測定対象パターンS1または第1測定対象ワークW1の表面で反射した光を撮像し、
光路分岐部3Sは、第1撮像部3Aで撮像される光(第1光路LAの光)の主波長が、第2撮像部3Bで撮像される光(第2光路LBの光)の主波長とは異なるように設定されている。
より具体的には、照明光L1として青色(波長:約470nm)と赤色(波長:約630nm)の波長成分を含み、第1撮像部3Aにて赤色の光を撮像し、第2撮像部3Bにて青色の光を撮像する様に設定しても良い。この場合、光路分岐部3Sは、波長550nm以下の成分の光を通過させ、波長550nm以上の成分の光を反射するよう、表面や界面をコーティングする成膜の厚みや透過率・反射率等を設定する。或いは、第1光路LA中に、波長550nm以下の成分の光を通過させ、波長550nm以上の成分の光を吸収または反射させるフィルタ39Aを備え、第2光路LB中に、波長550nm以上の成分の光を通過させ、波長550nm以下の成分の光を吸収または反射させるフィルタ39Bを備えた構成とする。
つまり、撮像部3として、第1撮像部3Aで撮像された画像P1において、第1測定パターンS1が合焦状態で撮像され、第2測定パターンS2が映り込まないことが好ましい。一方、第2撮像部3Bで撮像された画像P2において、第2測定パターンS2が合焦状態で撮像され、第1測定パターンS1が映り込まないことが好ましい。
(照明部34の変形例)
なお上述では、撮像部3の照明部34として、撮像領域に対する光軸が、撮像部3の撮像光軸と一致するように設定された、同軸落斜方式である構成を例示した。
この様な構成であれば、第1測定対象パターンS1や第2測定対象パターンS2の反射率が高い場合に、コントラストの高い画像を取得しやすく、ワークW1,W2に対する撮像部3の相対移動がしやすいため、好ましい。
なお上述では、撮像部3の照明部34として、撮像領域に対する光軸が、撮像部3の撮像光軸と一致するように設定された、同軸落斜方式である構成を例示した。
この様な構成であれば、第1測定対象パターンS1や第2測定対象パターンS2の反射率が高い場合に、コントラストの高い画像を取得しやすく、ワークW1,W2に対する撮像部3の相対移動がしやすいため、好ましい。
しかし、本発明を適用する上で、照明光L1の照射方式は上述の構成に限らず、第2測定対象ワークW2の表面に対して所定の角度で照明光L1を照射する斜光照明を用い、観察光L2として、散乱光を観察する方式でも良い。或いは、照明部34を第1測定対象ワークW1の下方(つまり、載置台20側)に配置して、上方(つまり、撮像部3)に向けて照明光L1を照射する構成(いわゆる、透過方式の照明)であっても良い。
(対象ワークとパターンの変形例)
なお上述では、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2として、透明なガラス基板を例示し、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2は、アルミニウムやクロム等の金属薄膜でパターニングされたものを例示した。しかし、本発明を適用する上で、これら測定対象ワークW1,W2やこれら測定対象パターンS1,S2は、他の素材で構成されていても良く、照明部34から照射される光の波長は、適宜設定しうる。
なお上述では、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2として、透明なガラス基板を例示し、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2は、アルミニウムやクロム等の金属薄膜でパターニングされたものを例示した。しかし、本発明を適用する上で、これら測定対象ワークW1,W2やこれら測定対象パターンS1,S2は、他の素材で構成されていても良く、照明部34から照射される光の波長は、適宜設定しうる。
例えば、第2測定対象ワークW2をシリコンウエーハとし、照明部34から照射される光を可視光域と赤外光域の波長に設定しても良い。
この場合、撮像部3は、赤外光により第1測定対象パターンS1を撮像し、可視光により第2測定対象パターンS2を撮像する構成とする。
そして、撮像部3の撮像カメラ36A,36Bは、それぞれ受光する光の波長に最適な感度を持つ撮像素子37A,37Bを備えた構成とする。
具体的には、赤外光により第1測定対象パターンS1を撮像する第1撮像部3Aの撮像カメラ36Aは、赤外光の受光感度が高い撮像素子を備えたものを用い、可視光により第2測定対象パターンS2を撮像する第2撮像部3Bの撮像カメラ36Bは、可視光の受光感度が高い撮像素子を備えたものを用いることが好ましい。また、第2測定対象ワークW2の透過率の影響を考慮し、撮像カメラ36A,36Bは、受光する光の光量(強度とも言う)に応じて、露出やシャッター速度等のパラメータを、それぞれ適宜設定すれば良い。
そうすることで、シリコンウエーハである第2測定対象ワークW2を透過する赤外光を用いて、第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1だけが、第1撮像部3Aで撮像された画像P1に合焦状態かつ所望の明るさやコントラストで撮像される。一方、第2撮像部3Bで撮像された画像P2には、第2測定対象ワークW2に形成された第2測定対象パターンS2だけが合焦状態かつ所望の明るさやコントラストで撮像される。
この場合、撮像部3は、赤外光により第1測定対象パターンS1を撮像し、可視光により第2測定対象パターンS2を撮像する構成とする。
そして、撮像部3の撮像カメラ36A,36Bは、それぞれ受光する光の波長に最適な感度を持つ撮像素子37A,37Bを備えた構成とする。
具体的には、赤外光により第1測定対象パターンS1を撮像する第1撮像部3Aの撮像カメラ36Aは、赤外光の受光感度が高い撮像素子を備えたものを用い、可視光により第2測定対象パターンS2を撮像する第2撮像部3Bの撮像カメラ36Bは、可視光の受光感度が高い撮像素子を備えたものを用いることが好ましい。また、第2測定対象ワークW2の透過率の影響を考慮し、撮像カメラ36A,36Bは、受光する光の光量(強度とも言う)に応じて、露出やシャッター速度等のパラメータを、それぞれ適宜設定すれば良い。
そうすることで、シリコンウエーハである第2測定対象ワークW2を透過する赤外光を用いて、第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1だけが、第1撮像部3Aで撮像された画像P1に合焦状態かつ所望の明るさやコントラストで撮像される。一方、第2撮像部3Bで撮像された画像P2には、第2測定対象ワークW2に形成された第2測定対象パターンS2だけが合焦状態かつ所望の明るさやコントラストで撮像される。
(対象ワークとパターンの配置例)
図5は、本発明を具現化する形態における、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2の配置例を示す断面図である。例えば、図5(a)~(c)に示す様に、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面を離隔しつつ、第1測定対象パターンS1が上方または下方、第2測定対象パターンS2が上方または下方に向くように、これらワークW1,W2を保持する。そうすれば、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2が所定間隔Dで離間した状態となる。或いは、図5(d)~(f)に示す様に、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面を接触させつつ、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2の双方が上方または下方に向くように、若しくは第1測定対象パターンS1が下方かつ第2測定対象パターンS2が上方に向くように、これらワークW1,W2を保持する。そうすれば、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2が所定間隔Dで離間した状態となる。
さらに、水平方向に着目すれば、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2の外形が平面視して重なり合うように、外形位置決め(アライメント)して保持する。
図5は、本発明を具現化する形態における、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2の配置例を示す断面図である。例えば、図5(a)~(c)に示す様に、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面を離隔しつつ、第1測定対象パターンS1が上方または下方、第2測定対象パターンS2が上方または下方に向くように、これらワークW1,W2を保持する。そうすれば、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2が所定間隔Dで離間した状態となる。或いは、図5(d)~(f)に示す様に、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面を接触させつつ、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2の双方が上方または下方に向くように、若しくは第1測定対象パターンS1が下方かつ第2測定対象パターンS2が上方に向くように、これらワークW1,W2を保持する。そうすれば、第1測定対象パターンS1と第2測定対象パターンS2が所定間隔Dで離間した状態となる。
さらに、水平方向に着目すれば、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2の外形が平面視して重なり合うように、外形位置決め(アライメント)して保持する。
なお上述では、第1ワーク保持部21として、載置台20の上面に第1測定対象ワークW1の下面を接触させて保持する構成を示した。しかし、本発明を適用する上で、第1ワーク保持部21は、この様な構成に限定されず、第2ワーク保持部22のように第1測定対象ワークW1の外縁部を下面側から支えつつ、側面を中心部に向けて押すことで水平方向に姿勢を整え、把持する構成であっても良い。
なお上述では、撮像カメラ36A,36Bが、第1測定対象ワークW1の表面に形成された第1測定対象パターンS1の像や第2測定対象ワークW2の表面に形成された第2測定対象パターンS2の像を撮像する構成を例示した。
しかし、第1測定対象パターンS1が第1測定対象ワークW1の表面に形成されている構成に限らず、第1測定対象ワークW1の内面に形成されていても良い。この場合、対物レンズ32と第1測定対象パターンS1との作動距離WD1や、結像レンズ38Aの曲率、撮像素子37Aと結像レンズ38Aとの距離fa等を適宜調節すれば良い。
同様に、第2測定対象パターンS2が第2測定対象ワークW2の表面に形成されている構成に限らず、第2測定対象ワークW2の内面に形成されていても良い。この場合、対物レンズ32と第2測定対象パターンS2との作動距離WD2や、結像レンズ38Bの曲率、撮像素子37Bと結像レンズ38Bとの距離fb等を適宜調節すれば良い。
同様に、第2測定対象パターンS2が第2測定対象ワークW2の表面に形成されている構成に限らず、第2測定対象ワークW2の内面に形成されていても良い。この場合、対物レンズ32と第2測定対象パターンS2との作動距離WD2や、結像レンズ38Bの曲率、撮像素子37Bと結像レンズ38Bとの距離fb等を適宜調節すれば良い。
(対比するパターンS1,S2の形状,数)
なお上述では、第1測定対象パターンS1として所定間隔で配置された4つの四角形のパターンを、第2測定対象パターンS2として所定の線幅を有する十字型のパターンを例示した。しかし、これらパターンS1,S2は、この様な形状、個数、レイアウトに限らず、種々変形させても良い。
なお上述では、第1測定対象パターンS1として所定間隔で配置された4つの四角形のパターンを、第2測定対象パターンS2として所定の線幅を有する十字型のパターンを例示した。しかし、これらパターンS1,S2は、この様な形状、個数、レイアウトに限らず、種々変形させても良い。
また上述では、画像P1,P2内に第1および第2測定対象パターンS1,S2が1組ずつ配置された例を示して詳細な説明を行った。しかし、第1および第2測定対象パターンS1,S2は、画像P1,P2内に複数組が含まれていても良い。
また、第1および第2測定対象パターンS1,S2は、同数で1対1に対応していても良いが、1つの第1測定対象パターンS1に対して複数の第2測定対象パターンSS2(いわゆる、1対n)であっても良い。或いは、複数の第1測定対象パターンS1に対して1つの第2測定対象パターンS2(いわゆる、n対1)でも良い。
また、第1および第2測定対象パターンS1,S2は、同数で1対1に対応していても良いが、1つの第1測定対象パターンS1に対して複数の第2測定対象パターンSS2(いわゆる、1対n)であっても良い。或いは、複数の第1測定対象パターンS1に対して1つの第2測定対象パターンS2(いわゆる、n対1)でも良い。
(撮像部3の変形例)
なお上述では、撮像部3として、第1撮像部3Aに結像レンズ38Aを備え、第2撮像部3Bに結像レンズ38Bを備えた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、これら結像レンズ38A,38Bは必須の構成ではない。例えば、これら結像レンズ38A,38Bを省略しつつ、第1測定対象パターンS1が撮像カメラ36Aの撮像素子37Aに結像され、第2測定対象パターンS2が撮像カメラ36Bの撮像素子37Bに結像されるような、共通の結像レンズ38C(図2、破線で示す)を備えた構成であっても良い。この場合、対物レンズ32と測定対象パターンS1,S2までの作動距離WD1,WD2に合わせて、結像レンズ38Cと撮像カメラ36A,36Bまでの距離を適宜設定する。さらに、この構成では第1撮像部3Aと第2撮像部3Bとで撮像倍率が異なるため、位置情報等を算出する際に換算(いわゆる、スケーリング補正)する構成にしておく。
なお上述では、撮像部3として、第1撮像部3Aに結像レンズ38Aを備え、第2撮像部3Bに結像レンズ38Bを備えた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、これら結像レンズ38A,38Bは必須の構成ではない。例えば、これら結像レンズ38A,38Bを省略しつつ、第1測定対象パターンS1が撮像カメラ36Aの撮像素子37Aに結像され、第2測定対象パターンS2が撮像カメラ36Bの撮像素子37Bに結像されるような、共通の結像レンズ38C(図2、破線で示す)を備えた構成であっても良い。この場合、対物レンズ32と測定対象パターンS1,S2までの作動距離WD1,WD2に合わせて、結像レンズ38Cと撮像カメラ36A,36Bまでの距離を適宜設定する。さらに、この構成では第1撮像部3Aと第2撮像部3Bとで撮像倍率が異なるため、位置情報等を算出する際に換算(いわゆる、スケーリング補正)する構成にしておく。
なお上述では、撮像部3に複数の対物レンズ32a,32bとレボルバー33を備えた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、撮像部3は、この様な構成に限定されず、対物レンズを3つ以上備えていても良いし、1つのみ備えたであっても良い。
(ワーク保持部2の変形例)
なお上述では、ワーク保持部2として、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2が、第1測定対象ワークの厚み方向に離隔された状態に保たれるよう、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2を保持する構成(つまり、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面とが離隔配置されている)を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、これらワークW1,W2はこの様な配置に限定されることなく、適宜変更されても良い。
なお上述では、ワーク保持部2として、第1測定対象ワークW1の第1測定対象パターンS1と第2測定対象ワークW2の第2測定対象パターンS2が、第1測定対象ワークの厚み方向に離隔された状態に保たれるよう、第1測定対象ワークW1と第2測定対象ワークW2を保持する構成(つまり、第1測定対象ワークW1の上面と第2測定対象ワークW2の下面とが離隔配置されている)を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、これらワークW1,W2はこの様な配置に限定されることなく、適宜変更されても良い。
1 パターン位置測定装置
2 ワーク保持部
3 撮像部
4 パターン位置ずれ量測定部
5 基準位置登録部
6 位置測定部
20 載置台
21 第1ワーク保持部
22 第2ワーク保持部
3A 第1撮像部
3B 第2撮像部
3S 光路分岐部
3L 撮像光路
30 鏡筒
32 対物レンズ(32a,32b)
33 レボルバー
34 照明部
35 ハーフミラー
36A,36B 撮像カメラ
37A,37B 撮像素子
38A,38B,38C 結像レンズ
39A,39B バンドパスフィルタ
W1 第1測定対象ワーク
W2 第2測定対象ワーク
S1 第1測定対象パターン(C1:その中心/重心)
S2 第2測定対象パターン(C2:その中心/重心)
P1 画像(第1測定対象パターン)
P2 画像(第2測定対象パターン)
fa,fb 焦点距離
WD1,WD2 作動距離
M 相対移動部
CP コンピュータ
CN コントローラ
2 ワーク保持部
3 撮像部
4 パターン位置ずれ量測定部
5 基準位置登録部
6 位置測定部
20 載置台
21 第1ワーク保持部
22 第2ワーク保持部
3A 第1撮像部
3B 第2撮像部
3S 光路分岐部
3L 撮像光路
30 鏡筒
32 対物レンズ(32a,32b)
33 レボルバー
34 照明部
35 ハーフミラー
36A,36B 撮像カメラ
37A,37B 撮像素子
38A,38B,38C 結像レンズ
39A,39B バンドパスフィルタ
W1 第1測定対象ワーク
W2 第2測定対象ワーク
S1 第1測定対象パターン(C1:その中心/重心)
S2 第2測定対象パターン(C2:その中心/重心)
P1 画像(第1測定対象パターン)
P2 画像(第2測定対象パターン)
fa,fb 焦点距離
WD1,WD2 作動距離
M 相対移動部
CP コンピュータ
CN コントローラ
Claims (4)
- 第1測定対象ワークに形成された第1測定対象パターンと、第2測定対象ワークに形成された第2測定対象パターンとの相対位置を測定する、パターン位置測定装置であって、
前記相対位置の測定において対応関係にある前記第1測定対象パターンおよび前記第2測定対象パターンが所定の位置関係を保たれるように、前記第1測定対象ワークおよび前記第2測定対象ワークを保持するワーク保持部と、
前記第1測定対象パターンおよび前記第2測定対象パターンを撮像する撮像部と、
前記第1測定対象パターンと前記第2測定対象パターンとのずれ量を測定するパターン位置ずれ量測定部を備え、
前記撮像部は、
撮像領域に対する光軸を共通にしつつ撮像光路を第1光路および第2光路に分岐する光路分岐部と、
前記第1光路を経由して前記撮像領域を撮像する第1撮像部と、
前記第2光路を経由して前記撮像領域を撮像する第2撮像部を備え、
前記第1撮像部は、前記第1測定対象ワークの前記第1測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
前記第2撮像部は、前記第2測定対象ワークの前記第2測定対象パターンが形成されている面に焦点を合わせて撮像し、
前記パターン位置ずれ量測定部は、
前記第1撮像部で撮像された画像に基づいて算出された前記第1測定対象パターンの位置情報と、前記第2撮像部で撮像された画像に基づいて算出された前記第2測定対象パターンの位置情報から、前記ずれ量を測定する
ことを特徴とする、パターン位置測定装置。 - 前記第2測定対象パターンの位置を測定する基準として、前記第1測定対象ワークに形成された前記第1測定対象パターンの位置情報を登録する基準位置登録部と、
前記パターン位置ずれ量測定部で測定した前記第1測定対象パターンと前記第2測定対象パターンとのずれ量と、前記基準位置登録部に登録された前記第1測定対象パターンの位置情報に基づいて、当該第2測定対象パターンの位置を算出するパターン位置算出部を備えた
ことを特徴とする、請求項1に記載のパターン位置測定装置。 - 前記第1測定対象ワークおよび前記第2測定対象ワークに対して複数の波長成分が含まれた照明光を照射する照明部を備え、
前記撮像部は、前記照明部から照射されて、前記第2測定対象パターンまたは前記第2測定対象ワークならびに、前記第2測定対象ワークを通過して前記第1測定対象パターンまたは前記第1測定対象ワークの表面で反射した光を撮像し、
前記光路分岐部は、前記第1撮像部で撮像される光の主波長が、前記第2撮像部で撮像される光の主波長とは異なるように設定されている
ことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のパターン位置測定装置。 - 前記照明部は、撮像領域に対する光軸が、前記撮像部の撮像光軸と一致するように設定された、同軸落斜方式である
ことを特徴とする、請求項3に記載のパターン位置測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020204952A JP2022092255A (ja) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | パターン位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020204952A JP2022092255A (ja) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | パターン位置測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022092255A true JP2022092255A (ja) | 2022-06-22 |
Family
ID=82068086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020204952A Pending JP2022092255A (ja) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | パターン位置測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022092255A (ja) |
-
2020
- 2020-12-10 JP JP2020204952A patent/JP2022092255A/ja active Pending
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